Тренажер для изучения свойств гироскопа

 

ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙСТВ ГИРОСКОПА, содержащий блок ввода учебной информации, логический блок и блок отображения параметров изучаемого объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обучения работе с rkpocKonoV, он имеет блок имитации движения оси ротора гироскопа, логический блок содержит узлы логического сложения и логического совпадения , а блок ввода учебной информации имеет узел задатчиков внешних воздействий гироскопа, узел за датчиков угловых скоростей прецессии гироскопа, узел задатчиков гироскопических моментов и узел индикации функционирования задатчиков, при этом выходы узлов задатчиков виешиих воздействий гироскопа/} угловых скоростей прецессии гироскопа и гироскопических моментов соедииеиы с соответствующими входами узла индикации функционирова11ия задатчиков и соответствующими входами узла логических совпадений, подключенного выходами к входам узла логического сложения, выходы которого через блок имитации движения оси ротора гироско па связаны с входом блока отображения параметров изучаемого объекта.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

О@В

РЕСПУБЛИК ае 09

g(gg G 09 В 9/00ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ СТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1 СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3581890/18-12 (22) 18.04.83 (46) 23.11.84.Бюл.В 43 (72) С,В.Кривошеев и В.И.Кушко (71) Казанский ордена Трудового Крас-. ного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н.Туполева (53) 681.136.51 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 794656, кл. G 03 В 9/00, 1978. (54)(57) ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

СВОЙСТВ ГИРОСКОПА, содержащий блок ввода учебной информации, логический блок и блок отображения параметров изучаемого объекта, о т л ив ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества обучения работе ,с гироскопом, .он имеет блок имитации движения оси ротора гироскопа, логический блок содержит узлы логического сложения и логического совпадения, а блок ввода учебной информации имеет узел задатчиков внешних воздействий гироскопа; .узел за датчиков угловых скоростей. прецессии гироскопа, узел задатчиков гироскопических моментов и узел индикации функционирования задатчиков, при этом выходы узлов задатчиков внешних воздействий гироскопа угловьпс скоростей прецессии гироскопа н гироскопических моментов соединены с соответствующими входами узла индикации функционнровайия эадатчиков и соответствующими входами узла логи» ческих совпадений, подключенного выходами к входам узла логического сложения, выходы которого через блок имитации движения оси ротора гироско. па связаны с входом блока отображения параметров изучаемого объекта.! 125221

10

35

1

Изобретение оа носится, к тренаже рам для обучения операторов систем управления.

Известен тренажер дпя обучения операторов работе с физическим, объектом, содержащий блок ввода учебной информации, логический блок и блок отображения параметров, изучаемого объекта fl) .

Недостатком известного устройства является невысокое качество обучения работе с гироскопом.

Цель изобретения — повышение качества обучения работе с гйроскопом. . Поставленная цель достигается тем что тренажер для изучения свойств гироскопа, содержащими блок ввода учебной информации логический блок и блок отображения параметров изучаемого объекта, имеет блок шмита" ции движения оси ротора гироскопа, логический блок содержит узлы логического сложения и логического совпадения, а блок ввода. учебной информации имеет узел эадатчиков внешних воздействий гироскопа, узел задатчиков угловых скоростей прецессии гироскопа, узел задатчиков гироскопических моментов и узел индикации функционирования задатчиков, при этом выходы узлов задатчиков, внешних воздействий гироскоПа, уг-. ловых скоростей прецессии гироскопа и гироскопических моментов соедине-. ны с соответствующими юсодами узла ,индикации функционирования задатчиков и соответствующими входами узла логических совпадений, подключенного выходами к .входам узла ло|ического сложения, выходы которого через блох имитации движения оси ротора гироскопа связаны с входом блока отоб ражения параметров изучаемого объекта.

На фиг.l представлена блок-схема тренажера; на фиг.2 — вид на переднюю панель; на фиг. 3 - логический .блок, один из вариантов реализации: на фиг.4 — блок имитации движения оси ротора гироскопа и индикатора правильности ответа, возможное схемное решение.

Тренажер (фиг.l) состоит из ysла 1 задатчиков внешних воздействий (моментов М» > М, М, М ), узла 2 задатчиков угловых скоростей прецессии м », û, ы,(д, узла 3 задатчиков гироскопических моментов

Мг 1 Mry.,Ìãl, 9г< . Задатчики можно построить, например, на галетных переключателях. Их задача состоит в выдаче управляющих сигналов. Индикаторы 4-7 внешних воздействий,. 8-11 угловых скоростей прецессии, 12-15 гироскопических моментов можно выполнить в виде стрелок, подсвечиваемых лампочками. Логический блок 16. имеет двенадцать входов и четыре выхода, блок 17 имитации движениж оси ротора гироскопа 17 подключен че. тырьмя входами к блоку 16. Правильность ответа индицирует блок 18, который является блоком отображения параметров изучаемого объекта.

Гироскоп представлен кинематической схемой (фиг.2), состоящей нз гиромотора 19> помещенного в кардановый подвес с внутренней 20 и наружной 21 рамами. Ось ротора гиромотора совпадает с направлением вектора кинетического момента Н, При движении с угловыми скоростями Q у tJ> или Я4 вектор Н (ось ротора) будет

"вычерчивать". дугу окружности, создаваемую последовательно загораемыми и гаснущими лампочками — "бегущим огнем". При этом каждой угловой ско- рости соответствует своя последова- тельность загорания лампочек.

В нижней части передней панели расположены задатчики 1-3, а также тумблер 22.питания и тумблер 23

"Пуск -"Сброс".

Один из вариантов реализации блока 16, алгоритм функционирования которого определяется правилом прецессии и гироскопического момента, представлен на фиг.,3..Основными элементами блока являются восемь логических элементов И 24-31н четыре логических. элемента KIH 32-35., Устройство имеет узел 36 индикации функционирования эадатчиков. Из схемы включения видно, что входы элементов И (входы с первого по двенадцатый) соединены с соответствующими выходами задатчиков 1-3, а выходы элементов ИЛИ .(выходы с первого по четвертый блока 1.6) соединены с четырьмя входами блока 17. Рядом с каждым элементом ИЛИ (для удобства) указана у-.ловая скорость, которую

Должен реализовать блок 17.

На фиг.4 представлено одно из возможных схемных решений блока 17, 45

3 1125 который по сигналам блока 16 вырабатывает "бегущий огонь". Состояни ем схем управляют реле 37-41. Им-. пульсы для питания лампочек 42 и 43 вырабатывает генератор 44, который можно построить на реле 45 с параллельно включенными им конденсаторами 46. Для развязки по пнтанию. цепей с лампочкакл последовательно с ними включены диоды 47. Блок 18 io содержит также реле 48 с соответствующими контактами.

Узел логического совпадения имеет элементы И 24-31. Узел логического сложения содержит элементы,ИЛИ 32-35..15

Узел 36 индикации функцйонирования задатчиков включает индикаторы 4- 15, при этом выходы узлов 1 задатчиков внешних воздействий гироскопа, 2 уг" ловых скоростей прецессии гироскопа 20 и 3 гироскопических моментов соединены с соответствующими входами узла 36 индикации функционирования задатчиков и соответствующими входами узла логических совпадений, .25 подключенного выходами к входам уз" ,ла логического сложения, выходы которого через блок 17 имитации движения оси ротора гироскопа связаны .с входом блока 18 отображения пара- 5п метров изучаемого объекта.

После включения в сеть устройство позволяет решать следующие задачи.

Задачи на правило прецессии.

1. По заданному внешнему воздействию Я», (к 1-4 )найти угловую cicoрость нрецессни ц; (прямая задача) . . .2. По заданной угловой скорости прецессии Й; найти внешнее воздейст- 4О вше И (обратная задача).:

Задачи иа гироскопический момент. ю

1. По заданной угловой скорости пре;ессииЦ;найти.гироскопический момент М: (прямая задача) .

2. По заданному гироскопическому моменту И.„„ определить угловую

Ю скорость прецессии Q,(обратная .эа-..

1 дача) .

Для пояснения работы устройства рассмотрим решение на стенде двух характерных задач.

Задача 1. По заданному, например, .И определить Q . Для этого задатчик 55

yea 1 устанавливают в положение М, эадатчикн узлов 2 и 3 — в нулевое положение,(фиг.1 и 2).

221 4

На передней панели загорается индикатор 4 (Н, т.е. вектор Н, горит после подани:.на устройство напряжения). Применяя . правило прецессии, определяют угловую,,скороствг в данном случае Й4, — и устанавливают эадатчик узла 2 в положение Q< .

При этом в соответствии с фиг.3 .йлюсы питания (сигналы) подаются на элемент И 27 блока 16. На выходе элемента 27. появляется сигнал, который проходя логический элемент ИЛЯ 33, поступает на реле 38 блока 17 (фиг.4). Реле 38 срабатывает и одним контактом готовит цепь питания лампочек 43, другим контактом реле 38 готовит цепь срабатывания реле 41, которое после включения тумблера 23

"Пуск" срабатывает и производит следующие переключения. а)Контактами реле подключает конденсатор 46 на обмотку реле 45, и оно срабатывает. При этом через замыкающий контакт начинает заряжаться другой конденсатор 46, а размыкающий контакт размыкает цепь питания следующего реле. 45. Одновременно развя4кающим контактом разрывается, цепь питания .лампочки 42 (Н ), а другим контактом замыкается цепь питания лампочки 43 (Н4 p-..После разрядки конденсатора 46 на реле оно срабатывает и конденсатор 46 через другой контакт начинает разряжаться на реле.

При .этом контакты реле выполняют функции, аналогичные функциям контактов реле, подключают конденсатор 46 на разрядку, не дают возможности заго-. раться лампочке 42 и обеспечивают загорание лампочкч 43. Таким образом, пока реле 41 находится под током, и непрерывно формируется, бегущий огоньпоследовательно гаснут и загораются ! лампочки 42 и 43. Бремя горения лам почки определяется емкостью конденсаторов и сопротивлением обмоток реле. Для хорошего демонстрационного эффекта достаточно, чтобы время горения каждой лампочки было в преде. лах 0;4-0,6 с, а число лампочек

М = 10-15. б) Контактом реле 41 напряже-. ние + 27 В подается на реле 48 бло-. ка 18. Реле 48 срабатывает и контактом размыкает цепь питания индикар тора "Неверно", а другим контактом замыкает цепь питания индикатора

"Верно". Если на эадатчике узла 2

1125221 будет установлена любвя из оставшихся скоростей Й я: Ю у ° то на входе элементов 24-31 не будет одно временно двух сигналов, и, соответ-. . ственно, после включения тумблера

"Пуск". загорится инфнкатор "Неверно" а вектор Н@ (ось ротора) не"будет совершать движение, имитирующее прецессию.

Задача 2. По заданной, например, скорости Я определить RГ„» . Дпя это

to задатчик узла 2 .устанавливают s положение Й „, загорается индикатор 8. Прн этом подается сигнал на . соответствующий вход блока. 16 (на один из входов логического элемента И 31}.. Задатчики узлов l и .3 находятся в нулевом положении. Используя правило определения гироскопического момента, устанавливают на задатчнке узла 3 гироскопический момент И„ . При этом сигнзл (плюс питания} будет подан на вход блока 16 (на второй вход элемента И. 31). Так как теперь иа оба входа элемента

И 31 поданы управляющие сигналы, то возникает сигнал на его выходе - на одном иэ входов логического элемента ИЛИ 35, а следовательно, и на выходе (на соответствующем выходе блока 16). В соответствии с электри ческой схемой (фиг.4) плюс питания поступает на обмотку реле 40, которое срабатывает и контактом подает минус питания на лампочки 43. Дру" гим контактом замыкает цепь реле 41 которое после включения тумблера 23

"Пуск" срабатывает. При этом:размы5 кающий контакт реле 41 отключает конденсатор от минуса питания, а замыкающий контакт реле 41 подключает обмотку реле к конденсатору 46. Последний начинает разряжаться, на обмотку реле, которое срабатывает.Да-. лее все происходит так же, как в пунктах 4. и S задачи 1 с той разницей, что последовательно загораются и гаснут лампочки 42 и 43, ими

iS тирующие движение оси ротора с угло вой скоростью 4ä . Если на эадатчике узла 3 установить Вг, %re, или Ч, что соответствует неправильному применению правила гироскопического моМ мента, то плюс пнтанйя на блок 17 ие пройдет, а в блоке 18 загорится транспарант "Неверно".

Таким образом, тренажер может ис,пользоваться при самоподготовке к экзаыенам и лабораторным работам, служить эффективным контролирующим устройством, а также демонстировать свойства трехступенчатого гироскопа при чтении научно-популярных лекций.

30 Использование тренажера в учебном

1 процессе позволит улучшить качество усвоения основных свойств гироскопа при меньших затратах времени на их изучение.

1125221

1125221 ,0 lier

g tflt

Э

}125221

1125221

446 Подписное ул.Проектная,